JP5764673B2 - 浮体式風車設備の部品搬送方法 - Google Patents

Description

本開示は、水面に浮かぶ浮体と、該浮体に設置された風車とを備えた浮体式風車設備の部品搬送方法に関する。

近年、地球環境の保全の観点から風力発電装置の普及が進んでいる。特に、発電効率の向上に有利な大型の風力発電装置を洋上や湖上等の水上に設置する計画が様々な場所で進められている。

水上に設置される風力発電装置として、例えば特許文献１〜４に示されるように、水面に浮かぶ浮体上に風車を設置した浮体式風車設備が知られている。また、特許文献４には、浮体上の風車の安定性を確保するために、３本のコラム及びコラム上に設けられた風車を有する浮体式風車設備において、コラム内のバラスト水を調整する構成が開示されている。

このような浮体式風力発電設備では、メンテナンス時や据え付け・解体時等において、風車のタワー上部、ナセル又はハブのような高所と部品輸送船等の水面付近との間で風車の部品を移動させることがある。その場合、風車のナセル又はハブに設けられたウィンチ、風車のプラットホーム上に設置されたクレーン、あるいはクレーン船に装備されたクレーン等の昇降装置が用いられる。例えば、ナセル内の部品を部品輸送船に搬送する場合、ナセルに設けられたウィンチによって部品をナセルから吊り下ろしてプラットホーム上に一旦載置した後、プラットホーム上に設置されたクレーンあるいは船側が装備するクレーンで部品を吊り上げて、プラットホームから部品輸送船に部品を移動させる。

また、浮体式風車設備の部品搬送に関するものではないが、特許文献５には、風車の据え付け時に、タワーを傾斜させた状態で輸送船によって風車を輸送する構成が開示されている。

特開平３−５７８８５号明細書 特開２００１−１６５０３２号明細書 特開２００２−１８８５５７号明細書 国際公開第２００９／０４８８３０号 特表２０１１−５２１８２０号明細書

上記したような浮体式風車設備においては、部品輸送船との部品の受け渡しを水上で行う場合、波浪や潮流などの影響によって風車設備や部品輸送船が揺動するため、部品の受け渡しが困難となることがある。特に、浮体式風車設備は、浮体が水上に浮かんだ状態にあるので波浪や潮流などの影響によって浮体が揺動し、その僅かな揺動で風車のタワー上方が大きく変位する。そのため、例えばウィンチを用いてナセルから部品を吊り下ろす際に、部品がタワーに干渉してしまう可能性があり、また、部品をプラットホーム上に確実に載置するには高度な技術が必要となる。さらにまた、プラットホーム上に載置された部品を船側に移動させる際にも、同様に風車側及び船側が共に揺動するためこれらの間に相対変位が生じ、部品の受け渡し作業に困難が伴う。

また、風車のタワー上部、ナセル又はハブのような高所と部品輸送船等の水面付近との間で風車の部品を移動させる際に、プラットホーム上に一旦部品を吊り下ろした後、プラットホームから部品輸送船に部品を移動させる場合、鉛直方向の移動と水平方向の移動の２段階の作業が必要となり、作業効率の観点から望ましくない。

こういった点で、従来から浮体式風車設備における部品移動に関しては問題を抱えていたものの、特許文献１〜５にはこれらの問題を解決するための具体的手法については何ら開示されていない。例えば特許文献４は、風車の安定性を確保する目的でプラットホームの水平角又はタワーの垂直整列を維持するようにコラム内のバラスト水を制御する構成が開示されているが、これらの構成は部品搬送における作業性を考慮したものではない。また、特許文献５には、風車設備の輸送時の作業性については記載されているものの、風車側の高所に位置する部品を部品輸送船等の水面側へ移動させるための具体的な構成についていは何ら開示されていない。

本発明の少なくとも一実施形態の目的は、風車のタワー上部、ナセル又はハブのような高所と部品輸送船等の水面付近との間での部品搬送における作業性の向上を可能とした浮体式風車設備の部品搬送方法を提供することである。

本発明の少なくとも一実施形態に係る浮体式風車設備の部品搬送方法は、水面に浮かぶ浮体上に風車が設置された浮体式風車設備の部品搬送方法であって、前記風車が傾斜するように前記浮体の姿勢を制御する姿勢制御ステップと、前記風車のタワー上部、ナセル又はハブ側における第１積み降ろし位置と、前記水面側における第２積み降ろし位置との間で前記風車の部品を鉛直方向に沿って移動させる部品移動ステップとを備え、前記部品移動ステップでは、前記第１積み降ろし位置と前記第２積み降ろし位置との間の部品移動経路のうち少なくとも一部において、前記姿勢制御ステップによって前記風車を傾斜させた状態で前記部品の搬送を行うことを特徴とする。

上記浮体式風車設備の部品搬送方法によれば、タワー上部、ナセル又はハブ側における第１積み降ろし位置と、部品輸送船等の水面側における第２積み降ろし位置との間の部品移動経路のうち少なくとも一部において、浮体自体が揺動可能な特性を利用して風車を傾斜させた状態で部品の搬送を行うようにしている。これにより、部品を鉛直方向に移動させる際に部品とタワーとの離隔が十分に確保されるので、風車が波浪や潮流により揺動しても部品がタワーに干渉することを回避でき、延いては作業性を向上させることができる。また、風車を傾斜させた状態で鉛直方向に部品を移動させることは、高所から低所への鉛直方向の移動に加えて、風車のタワー基部から水平方向に離れた位置、すなわち部品輸送船等の第２積み下ろし位置へ近づける方向への移動も兼ねるため、部品移動における作業効率の向上も図れる。

幾つかの実施形態では、前記部品移動ステップでは、前記浮体から離れて前記水面上に浮かぶ部品輸送船における前記第２積み降ろし位置と、前記第１積み降ろし位置との間で前記部品を直接受け渡しする。
これにより、風車のプラットホームに一旦部品を置くことなく、第１積み降ろし位置から第２積み降ろし位置へ部品を移動させることができ、部品の受け渡し作業の効率化が図れ、作業時間も短縮できる。

幾つかの実施形態では、前記浮体は、前記風車が設置される第１コラムと、該第１コラムに接続され、前記第１コラムとともに仮想平面視三角形の各頂点を形成する第２コラム及び第３コラムと、前記第１コラムを前記第２コラム及び前記第３コラムのそれぞれに接続する一対の連結部とを含み、前記姿勢制御ステップでは、前記一対の連結部がなす角の二等分線に沿って、前記風車を前記第２コラム及び前記第３コラムに向けて傾斜させる。
一般に、一対の連結部によって囲まれる水域は、他の水域よりも波浪や潮流が小さいので、第２コラム及び第３コラムに向けて浮体を傾斜させることで、浮体の傾斜時に風車の揺動を抑制することができ、安定して部品の移動を行うことが可能となる。

幾つかの実施形態では、前記連結部がロワーハルであり、前記第１コラム、前記第２コラム、前記第３コラム又は前記一対のロワーハルの少なくとも一つには、各ロワーハルの延在方向における異なる位置に配置される複数のバラスト室が設けられ、前記姿勢制御ステップでは、前記複数のバラスト室におけるバラスト水量をそれぞれ調節して、前記風車を傾斜させる。
例えば、３つのコラムにそれぞれ一つの空間からなるバラスト室を設けた場合、浮体の浮力調整は離間した３点（３つのコラム）におけるバラスト水調整で行わなければならず、風車の傾斜角度を微調整することは困難となる。これに対して本実施形態では、ロワーハルの延在方向における異なる位置に複数のバラスト室を設けて、これらのバラスト室におけるバラスト水量をそれぞれ調節するようにしているので、風車の傾斜方向に細やかな重量分布を形成することが可能となり、風車の傾斜角度を高精度で調整することができる。また、ロワーハルに設けた複数のバラスト室におけるバラスト水量をそれぞれ調節するようにしているので、バラスト水が偏ることを防止でき、信頼性の高い姿勢制御が可能となる。

幾つかの実施形態では、前記浮体は、各バラスト室への前記バラスト水の供給及び排出を行うためのバラスト水供給部及びバラスト水排出部と、各バラスト室への空気の供給及び排出を行うための空気給排出部と、前記バラスト水供給部及び前記バラスト水排出部にそれぞれ設けられ前記バラスト水の供給量及び排出量を調節するバラスト水量調節部と、前記空気給排出部に設けられ前記空気の供給量及び排出量を調節する空気量調節部とを含み、前記姿勢制御ステップでは、前記バラスト水量調節部及び前記空気量調節部を操作して、前記複数のバラスト室におけるバラスト水量をそれぞれ調節する。
このように、バラスト水供給部及びバラスト水排出部に設けられたバラスト水量調節部と、空気給排出部に設けられた空気量調節部とを操作することによって、各バラスト室のバラスト水と空気の比率を精度よく調整できる。

幾つかの実施形態では、前記姿勢制御ステップでは、前記バラスト水量調節部及び前記空気量調節部を遠隔操作する。
これにより、遠隔地においても風車を傾斜させることが可能となり、更なる作業性の向上が図れる。

幾つかの実施形態では、各バラスト室におけるバラスト水の液面または各バラスト室に供給される前記バラスト水の流量を監視する監視ステップをさらに備え、前記姿勢制御ステップでは、前記監視ステップによる監視結果に基づき、前記浮体が目標姿勢となる各バラスト室の設定液面が実現されるように、前記複数のバラスト室におけるバラスト水量をそれぞれ調節する。
このように、各バラスト室におけるバラスト水の液面または各バラスト室に供給されるバラスト水の流量を監視し、浮体が目標姿勢となる各バラスト室の設定液面が実現されるように、複数のバラスト室におけるバラスト水量をそれぞれ調節することによって、所望の傾斜角となるように正確に風車を傾斜させることができる。

幾つかの実施形態では、前記浮体の実際の姿勢を検出する姿勢検出ステップと、前記浮体の前記実際の姿勢と目標姿勢とを比較する姿勢比較ステップと、前記姿勢比較ステップにおける比較結果を出力する比較結果出力ステップとをさらに備える。
このように、浮体の実際の姿勢と目標姿勢とを比較し、比較結果を出力することによって、比較結果に基づいて所望の傾斜角に確実に風車を傾斜させることができる。

幾つかの実施形態では、前記姿勢検出ステップでは、ジャイロまたは傾斜計の少なくとも一方を用いて前記浮体の実際の姿勢の検出を行う。
これにより、簡単な構成で以って正確に風車の姿勢制御を行うことが可能となる。

幾つかの実施形態では、前記浮体の実際の姿勢を検出する姿勢検出ステップと、前記浮体の前記実際の姿勢と目標姿勢とを比較する姿勢比較ステップと、前記姿勢比較ステップにおける比較結果に基づいて、前記姿勢制御ステップにおける各バラスト室の前記設定液面を補正する設定液面補正ステップとをさらに備える。
このように、浮体の実際の姿勢と目標姿勢とを比較し、比較結果に基づいて各バラスト室の設定液面を補正することによって、風車の傾斜角度をより正確に設定することができる。

幾つかの実施形態では、前記監視ステップでは、各バラスト室に設けられた液面計を用いて、前記バラスト水の液面を監視する。
これにより、簡単な構成で以って正確に風車の姿勢制御を行うことが可能となる。

幾つかの実施形態では、前記監視ステップでは、各バラスト室に前記バラスト水を供給するためのバラスト水供給部に設けられた流量計を用いて、各バラスト室に供給される前記バラスト水の流量を監視する。
このように、各バラスト室にバラスト水を供給する流量を監視することによって、各バラスト室におけるバラスト水量を適切に調節することができる。

幾つかの実施形態では、前記部品搬送ステップの後、前記複数のバラスト室におけるバラスト水量を調節して前記風車を直立させる姿勢戻しステップをさらに備える。
これにより、風車の通常運転に円滑に戻ることができる。

幾つかの実施形態では、前記浮体の目標姿勢が複数設定されており、前記姿勢制御ステップでは、前記複数の目標姿勢のうち一の目標姿勢となるように前記バラスト室におけるバラスト水量をそれぞれ調節する。
このように、予め複数の目標姿勢を設定しておくことによって、風車の周囲環境や部品輸送船の仕様等の部品移動条件に応じて最も適切な目標姿勢を簡単に選択することが可能となり、更なる作業性の向上が図れる。

幾つかの実施形態では、前記姿勢制御ステップでは、前記風車のタワーが鉛直方向に対してなす角度が０度より大きく且つ１５度以下である。
このように、風車のタワーが鉛直方向に対してなす角度が０度より大きく且つ１５度以下の範囲内となるように風車を傾斜させることによって、部品移動における作業性の向上を図りながら、部品移動中における風車の傾斜姿勢を安定して維持できる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、タワー上部、ナセル又はハブ側における第１積み降ろし位置と水面側における第２積み降ろし位置との間の部品移動経路のうち少なくとも一部において、風車を傾斜させた状態で部品の搬送を行うようにしたので、移動中の部品とタワーとの離隔が十分に確保され、風車が波浪や潮流により揺動しても部品がタワーに干渉することを回避でき、延いては作業性を向上させることができる。また、風車を傾斜させた状態で鉛直方向に部品を移動させることは、高所から低所への鉛直方向の移動に加えて、風車のタワー基部から水平方向に離れた位置、すなわち部品輸送船等の第２積み下ろし位置へ近づける方向への移動も兼ねるため、部品移動における作業効率の向上も図れる。

本発明の一実施形態における風車設備が海上に係留されている状態を示す斜視図である。 図１の風車設備を側方から視認した側面図である。 風車を構成する部品構成例を説明する図である。 本発明の一実施形態における風車を傾斜した状態を示す平面図である。 本発明の一実施形態におけるロワーハル及びコラムの構成例を示す平面図である。 本発明の一実施形態におけるロワーハル及びコラムの構成例を示す側面図である。 図７（ａ）〜（ｅ）は、一実施形態における浮体式風車設備の部品搬送手順を示す図である。 図８（ａ）〜（ｄ）は、他の実施形態における浮体式風車設備の部品搬送手順を示す図である。 図９（ａ），（ｂ）は、他の実施形態における浮体式風車設備の部品搬送手順を示す図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として以下に記載され、あるいは、実施形態として図面で示された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

以下、本発明の実施形態に係る部品搬送方法の対象である浮体式風車設備１について述べた後、その部品搬送方法について説明する。
なお、以下の説明では洋上に設けられた浮体式風車設備１を例示しているが、浮体式風車設備１の設置場所は洋上に限定されるものではなく、湖上や河川上等の水上であれば何れでもよい。また、図１〜図８では、浮体式風車設備１の一例として、セミサブ型の浮体１０を有する浮体式風車設備１を示している。

図１は、本発明の一実施形態における浮体式風力発電装置が海上に係留されている状態を示した斜視図である。図２は、図１の浮体式風力発電装置を側方から視認した側面図である。
図１及び図２に示すように、浮体式風力発電装置１は、水面に浮かぶ浮体１０と、浮体１０上に設けられたプラットホーム９上に立設された風車（風力発電装置）２とを備えている。

一実施形態において、風車２は、風を受けて回転する少なくとも１枚のブレード３と、ブレード３が取り付けられるハブ４と、ハブ４が回転自在に取り付けられるナセル６と、ナセル６を支持するタワー８とを有している。ナセル６はタワー８に対してヨー旋回可能であってもよく、通常は、風向きに応じてブレード３が風上側へ配向されるようにナセル６が旋回する。そして、風を受けたブレード３が回転することで、発電機によって発電が行われる。ナセル６内の具体的な構成例については後述する。

一実施形態において、浮体１０は、平面視において仮想三角形の頂点位置に配置された柱状の３つのコラム１２，１４，１６を有するとともに、第１コラム１２と第２コラム１４とを接続する長尺状の第１ロワーハル２０、及び第１コラム１２と第３コラム１６とを接続する長尺状の第２ロワーハル２２とを有する。そして、これら３つのコラム１２，１４，１６と２つのロワーハル２０，２２とによって、平面視において浮体１０は略Ｖ字状に形成されている。そして、平面視略Ｖ字状の真ん中に位置する第１コラム１２の上面にはプラットホーム９が設けられ、プラットホーム９上に、上述した風車２が設置されている。

また、第１ロワーハル２０と第２ロワーハル２２とが直角に交わるとともに、第１ロワーハル２０と第２ロワーハル２２との交角の二等分線に対して左右対称をなす仮想直角二等辺三角形の頂点位置に、上述した３つのコラム１２，１４，１６が配置されていてもよい。
さらに、特に図示しないが、第２コラム１４と第３コラム１６とを接続する第３のロワーハルを更に有してもよい。さらにまた、第１ロワーハル２０と第２ロワーハル２２とが、補強用の梁部材によって連結されていてもよい。
なお、上記実施形態では、第１コラム１２及び第２コラム１４、第１コラム１２及び第３コラム１６をそれぞれ接続する連結部としてロワーハル２０，２２を例示したが、連結部はこれに限定されるものではない。

一実施形態において、浮体１０は、後述するように、その内部にバラスト水を貯留するバラスト室３０（図５及び図６参照）が形成されている。そして、このバラスト室３０にバラスト水が注水されることで、図２に示すようにロワーハル２４の上面よりも上方に喫水面ＷＬが位置した状態で水面に係留される。
また、浮体１０は、図１及び図２に示すように、その上面に風車２が設置されている第１コラム１２が主風向Ｗに対して風上側に位置するように配置されてもよい。その場合、第２コラム１４及び第３コラム１６は、第１コラム１２よりも主風向Ｗの風下側に位置するように配置される。このように、風車２が設置されている第１コラム１２を主風向Ｗの風上側に位置するように配置することで、風荷重を受けて背面側に傾倒しようとする風車２の安定性を高めることが出来る。
さらに、浮体１０には、図２に示すように、水底Ｅに固定されたアンカー２６に連結された複数の係留索２５が、懸垂曲線を描くようにカテナリ状に接続されていてもよい。その場合、浮体１０は、これらアンカー２６及び係留索２５によって、浮体１０に作用する漂流力や回転モーメントに抵抗して海上に係留される。

図３は風車を構成する部品構成例を説明する図である。
図３に示すように、一実施形態において、風車２は、ハブ４に連結された回転シャフト６１と、電力を生成する発電機６６と、回転シャフト６１の回転エネルギーを発電機６６に伝えるドライブトレイン６３を含んでいる。なお、同図では一例としてドライブトレイン６３及び発電機６６がナセル６内に配置される場合を示しているが、これらの少なくとも何れかがタワー８側に配置されてもよい。

回転シャフト６１は、ブレード３及びハブ４から構成されるロータ５と共に回転する。なお、ハブ４はハブカバー４ａで覆われていてもよい。また、回転シャフト６１は、一対の軸受６２を介して回転自在にナセル６に支持されている。
ドライブトレイン６３は、回転シャフト６１に取り付けられた油圧ポンプ６４と、高圧油ライン及び低圧油ラインを介して油圧ポンプ６４に接続される油圧モータ６５とを含んで構成される。油圧ポンプ６４は、回転シャフト６１によって駆動されて作動油を昇圧し、高圧の作動油（圧油）を生成する。油圧ポンプ６４で生成された圧油は高圧油ラインを介して油圧モータ６５に供給され、この圧油によって油圧モータ６５が駆動される。油圧モータ６５で仕事をした後の低圧の作動油は、低圧油ラインを経由して油圧ポンプ６４に再び戻される。また、油圧モータ６５の出力軸は発電機６６の入力軸に接続されており、油圧モータ６５の回転が発電機６６に入力されるようになっている。なお、同図ではドライブトレイン６３として油圧トランスミッションを用いた構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、ギヤ式増速機等の他のドライブトレインを用いてもよいし、ドライブトレイン６３を設けずに、回転シャフト６１と発電機６６とを直結させた構成であってもよい。

一実施形態において、風車２は、メンテナンス時や据え付け・解体時等において上記したような各部品を移動させるための昇降装置を有している。図３には、昇降装置としてナセル６内に配置されたウィンチ６９を例示している。ウィンチ６９は、ナセル６内空間に配置され、ワイヤロープの先端に取り付けられたフックに部品６０を吊り下げて、ナセル６内空間と外部との間で部品６０を昇降させる。ナセル６の底面には開閉部６７が設けられており、この開閉部６７は部品移動時に開放される。なお、図３には開閉部６７がナセル６の底面に設けられた場合を例示したが、開閉部６７はナセル６の側面（回転シャフト６１の両側の側面、ハブ４から遠い側の側面を含む）に設けられてもよいし、上面に設けられてもよい。この開閉部６７は、風車２の通常運転時には閉じられている。また、ウィンチ６９はナセル６の外側に設けられてもよいし、ハブ４側に設けられてもよい。昇降装置の別の構成例として、ナセル６の内部若しくは外部、又はハブ４に設けられたクレーンによって部品６０を昇降させてもよい。なお、ウィンチ６９やクレーン等の昇降装置はタワー８上部に設けられてもよい。

本実施形態における部品搬送方法によって搬送される部品としては、例えば、上記したようにナセル６内空間に配置される回転シャフト６１、軸受６２、ドライブトレイン６３の各部品、発電機６６の他に、ブレード３、ハブカバー４ａ、ナセル６を構成する各部品、制御盤等の電気機器などの各種の部品が挙げられる。勿論、タワー８の上方空間に配置される各種の部品であってもよい。また、メンテナンス時に用いられる部品も含まれる。

次に、図４〜図６を参照して、本実施形態における部品搬送方法について説明する。
なお、図４は本発明の一実施形態における風車を傾斜した状態を示す平面図である。図５は本発明の一実施形態におけるロワーハル及びコラムの構成例を示す側面図である。図６は本発明の一実施形態におけるロワーハル及びコラムの構成例を示す平面図である。

図４に示すように、幾つかの実施形態において、浮体式風車設備１の部品搬送方法は、風車２が傾斜するように浮体１０の姿勢を制御する姿勢制御ステップと、風車２のタワー８上部、ナセル６又はハブ４側における第１積み降ろし位置Ａと水面ＷＬ側における第２積み降ろし位置Ｂとの間で風車２の部品６０を鉛直方向に沿って移動させる部品移動ステップとを備える。ここでは、第１積み下ろし位置Ａはナセル６内空間、第２積み下ろし位置Ｂは部品輸送船１００の場合を例示する。そして、部品移動ステップでは、第１積み降ろし位置Ａと第２積み降ろし位置Ｂとの間の部品移動経路のうち少なくとも一部において、姿勢制御ステップによって風車２を傾斜させた状態で部品６０の搬送を行う。

また、姿勢制御ステップでは、風車２のタワー８が鉛直方向に対してなす角度θが０度より大きく８０度以下となるように風車２を傾斜させてもよい。また、風車の傾斜姿勢の安定維持の観点から、風車２のタワー８が鉛直方向に対してなす角度θが０度より大きく１５度以下となるように風車２を傾斜させてもよい。

さらに、部品移動ステップでは、浮体１０から離れて水面ＷＬ上に浮かぶ部品輸送船１００における第２積み降ろし位置Ｂと、第１積み降ろし位置Ａとの間で部品６０を直接受け渡しするようにしてもよい。これにより、風車２のプラットホーム９に一旦部品６０を置くことなく、第１積み降ろし位置Ａから第２積み降ろし位置Ｂへ部品６０を移動させることができ、部品６０の受け渡し作業の効率化が図れ、作業時間も短縮できる。
勿論、第２積み降ろし位置Ｂはプラットホーム９であってもよく、その場合、第１積み降ろし位置Ａと部品輸送船１００との部品の受け渡しの途中において、部品６０は第２積み降ろし位置Ｂであるプラットホーム９上に一旦載置されることとなる。

続いて、図５及び図６を用いて、姿勢制御手段について説明する。
図５に示すように、一実施形態において浮体１０は、風車２の設置される第１コラム１２と、第１コラム１２と共に仮想平面視三角形の各頂点を形成する第２コラム１４及び第３コラム１６と、第１コラム１２及び第２コラム１４を接続する第１ロワーハル２０と、第１コラム１２及び第３コラム１６を接続する第２ロワーハル２２とを有する。この場合、姿勢制御ステップでは、第１ロワーハル２０及び第２ロワーハル２２がなす角の二等分線Ｌに沿って、風車２を第２コラム１４及び第３コラム１６に向けて傾斜させてもよい。通常、第１ロワーハル２０及び第２ロワーハル２２によって囲まれる水域は、他の水域よりも波浪や潮流が小さいので、第２コラム１４及び第３コラム１６に向けて浮体１０を傾斜させることで、浮体１０の傾斜時に風車２の揺動を抑制することができ、安定して部品６０の移動を行うことが可能となる。また、部品６０の搬送時には、風車２を傾斜させた方向から部品輸送船１００を風車２に近づける。そのため、風車２を第２コラム１４及び第３コラム１６に向けて傾斜させれば、係留索２５が設置されていない第１ロワーハル２０及び第２ロワーハル２２の間から部品輸送船１００を近づけることができる。

図５及び図６に示すように、一実施形態では、第１コラム１２、第２コラム１４、第３コラム１６、第１ロワーハル２０又は第２ロワーハル２２の少なくとも一つには、各ロワーハル２０，２２の延在方向における異なる位置に配置される複数のバラスト室３０が設けられてもよい。複数のバラスト室３０は、例えば、複数のバラスト室３０は、各コラム１２，１４，１６及び各ロワーハル２０，２２を仕切る隔壁３１によって形成される。図では、第１ロワーハル２０及び第２ロワーハル２２の内部空間が各ロワーハル２０，２２の延在方向に直交する隔壁３１によって仕切られ、各ロワーハル２０，２２の延在方向に沿って複数のバラスト室３０が配列された場合を例示している。なお、各コラム１２，１４，１６は、水平方向に配置された隔壁３１によってコラム内空間が鉛直方向に仕切られ、鉛直方向に沿って複数のバラスト室３０が配列された場合を例示している。

一実施形態においては、バラスト水を用いた浮体１０の姿勢制御手段として、以下の構成を備えていてもよい。
図６に示すように、バラスト室３０のバラスト水を増加させる機構として、各バラスト室３０には、それぞれ、バラスト水を供給するためのバラスト水供給路３２と、バラスト水供給路３２に配置された開閉可能なゲート３３と、バラスト室３０内の空気を排出する空気排出路３４と、空気排出路３４に配置された空気バルブ３５とが設けられている。バラスト水供給路３２及びゲート３３は、バラスト水として外部から海水を容易に注水できるように、浮体１０が沈降する前の喫水面ＷＬよりも下方に設けられる。そして、バラスト室３０のバラスト水を増加させる際には、ゲート３３及び空気バルブ３５を開放すれば、バラスト室３０内の空気が空気バルブ３５から排出されるとともにバラスト水供給路３２からバラスト室３０の内部にバラスト水が注水される。

バラスト室３０のバラスト水を低減させる機構として、各バラスト室３０には、それぞれ、バラスト水を排出するための排出配管３６と、排出配管３６に配置された排出バルブ３７と、バラスト室３０内のバラスト水を吐出する吐出ポンプ３９とが設けられている。ポンプ３９は、例えば第１コラム１２に設けられたポンプ室４０に設置される。排出配管３６は、一端側が吐出ポンプ３９に接続されて各バラスト室３０にわたって延在し、さらに各バラスト室３０において分岐している。この各バラスト室３０ごとに分岐した配管に、それぞれ排出バルブ３７が設けられる。各排出バルブ３７をそれぞれ独立して開閉制御することによって、各バラスト室３０におけるバラスト水の排出量が調節できる。また、各バラスト室３０には、それぞれ、空気を供給するための空気配管４１と、空気配管４１に配置された空気バルブ（不図示）とが設けられている。なお、空気配管４１には、空気の供給を補助するためのポンプ（不図示）を接続してもよい。そして、バラスト室３０のバラスト水を低減させる際には、排出バルブ３７を開放させた状態で吐出ポンプ３９を駆動するとともに空気バルブを開放すれば、バラスト室３０内に空気が吸入されながらバラスト室３０内のバラスト水が排出配管３６を介して排出される。

なお、上記したバラスト水増加機構及びバラスト水低減機構は一例であり、各バラスト室３０のバラスト水量を独立して調節可能であれば他の構成を採用してもよい。例えば、各バラスト室３０にそれぞれ、バラスト水の供給配管及び排出配管と、空気抜き配管とが設けられていてもよい。また、隣接するバラスト室３０間のバラスト水の移動を可能とし、複数のバラスト室３０間でもバラスト水量の調節が行えるようにしてもよい。

また、各バラスト室３０におけるバラスト水の液面を監視する監視ステップをさらに備えていてもよい。この場合、各バラスト室３０には、バラスト水の液面を検出する液面計４５が設けられている。液面計４５は連続的又は断続的にバラスト水の液面を検出する。液面計４５で検出された液面はコントローラ４６に送られる。コントローラ４６には、予め、浮体１０が目標姿勢となるような各バラスト室３０の設定液面が記憶されている。そして、コントローラ４６は、液面計４５で検出された各バラスト室３０の液面と予め記憶された設定液面とを比較して、各バラスト室３０の設定液面が実現されるように、上記したバラスト水増加機構及びバラスト水低減機構を制御することによって、複数のバラスト室３０におけるバラスト水量をそれぞれ調節する。これにより、所望の傾斜角となるように正確に風車１０を傾斜させることが可能となる。なお、監視ステップでは、バラスト水の液面の監視に替えて、又はこれに加えて、バラスト水供給路３２に設けられた流量計（不図示）を用いて各バラスト室３０に供給されるバラスト水の流量を監視してもよい。

さらに、他の実施形態において、浮体式風車設備１の部品搬送方法は、浮体１０の実際の姿勢を検出する姿勢検出ステップと、浮体１０の実際の姿勢と目標姿勢とを比較する姿勢比較ステップと、姿勢比較ステップにおける比較結果を出力する比較結果出力ステップとをさらに備えていてもよい。
この場合、図６に示すように、浮体１０には、浮体１０の実際の姿勢を検出するジャイロ又は傾斜計からなる姿勢検出センサ４７が設置される。姿勢検出センサ４７で検出された姿勢はコントローラ４６に送られる。コントローラ４６には、予め浮体１０の目標姿勢が設定されている。そして、コントローラ４６では、姿勢検出センサ４７で検出された浮体１０の実際の姿勢と目標姿勢とを比較し、比較結果を出力する。この比較結果に基づいて、バラスト水増加機構及びバラスト水低減機構を制御することによって、浮体１０を目標姿勢に近づける。このように、浮体１０の実際の姿勢と目標姿勢とを比較し、比較結果を出力することによって、比較結果に基づいて所望の傾斜角となるように確実に風車２を傾斜させることができる。

上記構成に加えて、姿勢比較ステップにおける比較結果に基づいて、姿勢制御ステップにおける各バラスト室３０の設定液面をコントローラ４６によって補正する設定液面補正ステップをさらに備えてもよい。このように、浮体１０の実際の姿勢と目標姿勢とを比較し、比較結果に基づいて各バラスト室３０の設定液面を補正することによって、風車２の傾斜角度θをより正確に設定することができる。

さらに、上記実施形態において、コントローラ４６に浮体１０の目標姿勢を複数設定してもよい。姿勢制御ステップでは、複数の目標姿勢のうち一の目標姿勢となるようにバラスト室３０におけるバラスト水量をそれぞれ調節する。このように、コントローラ４６に予め複数の目標姿勢を設定しておくことによって、風車２の周囲環境や部品輸送船１００の仕様等の部品移動条件に応じて最も適切な目標姿勢を簡単に選択することが可能となり、更なる作業性の向上が図れる。

さらに、上記実施形態において、姿勢制御ステップでは、ゲート３３、吐出ポンプ３９、排出バルブ３７又は空気バルブ３４の少なくとも何れかを遠隔操作してもよい。これにより、遠隔地においても風車２を傾斜させることが可能となり、更なる作業性の向上が図れる。

また、部品搬送ステップの後、複数のバラスト室３０におけるバラスト水量を調節して風車２を直立させる姿勢戻しステップをさらに備えてもよい。例えば、コントローラ４６に目標姿勢として風車２の直立姿勢を設定しておき、姿勢戻しステップでは、この直立姿勢となるようにバラスト水増加機構及びバラスト水低減機構を制御して、風車２を通常運転時の姿勢に戻す。これにより、風車２の通常運転に円滑に戻ることができる。

以下、図７を参照して、一実施形態に係る浮体式風車設備の部品搬送手順について詳述する。図７（ａ）〜（ｅ）は、一実施形態における浮体式風車設備の部品搬送手順を示す図である。なお、ここでは一例として浮体式風車設備１から部品輸送船１００に部品６０を移動させる場合について説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、風車２が直立した状態で、第１ロワーハル２０及び第２ロワーハル２２で囲まれる水域から風車２の後方（すなわちナセル側６）に部品輸送船１００を近接させる。次いで、図７（ｂ）に示すように、ナセル６内の第１積み下ろし位置Ａからウィンチ６９によって部品６０を鉛直方向下方に吊り下ろす。このとき、部品６０がタワー８の途中まで到達したらウィンチ６９を停止する。そして、図７（ｃ）に示すように、風車２を第２コラム１４及び第３コラム１６の方向へ傾斜させる。具体的には、浮体１０の内部に形成された複数のバラスト室３０（図５及び図６参照）内のバラスト水量をそれぞれ調節することによって、浮体１０の姿勢を制御し、所望の傾斜角度となるまで風車２を傾斜させた後、停止する。このとき、風車２が傾斜した状態において、部品輸送船１００の第２積み下ろし位置Ｂが部品６０の真下になるように部品輸送船１００の位置を微調整する。
次いで、図７（ｄ）に示すように、風車２が傾斜した状態を維持しながら、ウィンチ６９によって部品６０を部品輸送船１００の第２積み下ろし位置Ｂまで吊り下ろし、部品６０をウィンチ６９から取り外す。そして、図７（ｅ）に示すように、風車２の傾斜角度を調節して直立状態まで戻す。

上記実施形態では、第１積み下ろし位置Ａからタワー８の途中まで部品６０を一旦吊り下ろした後、風車２を傾斜させ、さらにタワー８の途中から第２積み下ろし位置Ｂまで部品６０を吊り下ろす場合について説明した。他の実施形態として、図８に示すように、風車２を傾斜させた後、第１積み下ろし位置Ａから第２積み下ろし位置Ｂまで部品６０を吊り下ろすようにしてもよい。

図８（ａ）〜（ｄ）は、他の実施形態における浮体式風車設備の部品搬送手順を示す図である。
まず、図８（ａ）に示すように、風車２が直立した状態で、風車２の後方に部品輸送船１００を近接させたら、図８（ｂ）に示すように風車２を傾斜させる。このとき、風車２が傾斜した状態において、部品輸送船１００の第２積み下ろし位置Ｂが部品６０の真下になるように部品輸送船１００の位置を微調整する。次いで、図８（ｃ）に示すように風車２が傾斜した状態を維持しながら、ウィンチ６９によって部品６０をナセル６内の第１積み下ろし位置Ａから部品輸送船１００の第２積み下ろし位置Ｂまで吊り下ろし、部品６０をウィンチ６９から取り外す。そして、図８（ｄ）に示すように、風車２の傾斜角度を調節して直立状態まで戻す。
なお、これらの実施形態において、部品輸送船１００から浮体式風車設備１へ部品６０を移動させる場合には、上記と逆の手順を行う。

以上説明したように、上述の実施形態によれば、タワー８上部、ナセル６又はハブ４側における第１積み降ろし位置Ａと水面側における第２積み降ろし位置Ｂとの間の部品移動経路のうち少なくとも一部において、風車２を傾斜させた状態で部品６０の搬送を行うようにしたので、移動中の部品６０とタワー８との離隔が十分に確保され、風車２が波浪や潮流により揺動しても部品６０がタワー８に干渉することを回避でき、延いては作業性を向上させることができる。また、風車２を傾斜させた状態で鉛直方向に部品６０を移動させることは、高所から低所への鉛直方向の移動に加えて、風車２のタワー基部から水平方向に離れた位置、すなわち部品輸送船１００等の第２積み下ろし位置Ｂへ近づける方向への移動も兼ねるため、部品移動における作業効率の向上も図れる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。

上述の実施形態では、浮体１０の姿勢制御手段として、各バラスト室３０におけるバラスト水量を調節する構成を例示したが、姿勢制御手段の構成はこれに限定されるものではない。例えば、浮体１０に複数接続された係留策２５の張力をそれぞれ調節することによって浮体１０の姿勢制御を行う構成としてもよい。また、風車２を傾斜させる側の浮体１０部位に錘や船等の自重を付与することによって浮体１０の姿勢制御を行う構成としてもよい。さらに、風車２を傾斜させる側とは反対側の浮体１０部位に浮きを取り付けて、浮体１０の姿勢制御を行う構成としてもよい。さらにまた、風車２を傾斜させる側とは反対側の浮体１０部位をクレーン船等で吊り上げて浮体１０の姿勢制御を行う構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、セミサブ型の浮体１０を有する浮体式風車設備１について詳細に説明したが、これに限定されるものではなく、他の型の浮体１０を有する浮体式風車設備１にも適用可能である。例えば、図９に示すように、スパー型の浮体８０を有する浮体式風車設備１’に適用することもできる。スパー型の浮体８０は、縦長の中空状の浮体本体８１と、浮体本体８１の下端部に形成されたバランスウェイト８２とから構成される。浮体８０の上方には、風車２が水面から突出した状態で支持されている。また、浮体８０の水中部上方には、浮力体８３が設けられるとともに、浮体本体８１の下端には、浮体８０の動揺を低減させるためのフーティング８４が設けられている。また、浮体本体８１には、複数の係留索（不図示）が放射状に配設されており、水底に配置されているアンカー（不図示）によってこれら複数の係留策が固定されている。

このような浮体式風車設備１’における部品移動に際しては、図９（ａ）に示すように、まず、ナセル６内の第１積み下ろし位置Ａからタワー８の途中までウィンチ６９によって部品６０を吊り下ろす。そして、図９（ｂ）に示すように、浮体８０とともに風車２を傾斜させ、タワー８の途中から部品輸送船１００の第２積み下ろし位置Ｂまでウィンチ６９によって部品６０を吊り下ろす。なお、図８に示したように、ナセル６内の第１積み下ろし位置Ａから部品輸送船１００の第２積み下ろし位置Ｂまで一度に部品６０を吊り下ろしてもよい。また、部品輸送船１００から浮体式風車設備１’へ部品６０を移動させる場合には、上記と逆の手順を行う。

１ 浮体式風車設備
２ 風車
３ ブレード
４ ハブ
４ａ ハブカバー
５ ロータ
６ ナセル
８ タワー
９ プラットホーム
１０ 浮体
１２ 第１コラム
１４ 第２コラム
１６ 第３コラム
２０ 第１ロワーハル
２２ 第２ロワーハル
２５ 係留策
２６ アンカー
３０ バラスト室
３１ 隔壁
３２ バラスト水供給路
３３ ゲート
３４ 空気排出路
３５ 空気バルブ
３６ 排出配管
３７ 排出バルブ
３９ 吐出ポンプ
４０ ポンプ室
４１ 空気配管
４５ 液面計
４６ コントローラ
４７ 姿勢検出センサ
６１ 回転シャフト
６２ 軸受
６３ ドライブトレイン
６６ 発電機
６９ ウィンチ
８０ 浮体
８１ 浮体本体
８２ バランスウェイト
８３ 浮力体
８４ フーティング
１００ 部品輸送船
Ａ 第１積み下ろし位置
Ｂ 第２積み下ろし位置

Claims (15)

1. 水面に浮かぶ浮体上に風車が設置された浮体式風車設備の部品搬送方法であって、
   前記風車が傾斜するように前記浮体の姿勢を制御して前記風車のタワーが鉛直方向に対してなす角度を変化させる姿勢制御ステップと、
   前記風車のタワー上部、ナセル又はハブ側における第１積み降ろし位置と、前記水面側における第２積み降ろし位置との間で前記風車の部品を鉛直方向に沿って移動させる部品移動ステップとを備え、
   前記部品移動ステップでは、前記第１積み降ろし位置と前記第２積み降ろし位置との間の部品移動経路のうち少なくとも一部において、前記姿勢制御ステップによって前記タワーと前記部品との間の距離が大きくなる方向へ前記風車を傾斜させた状態で前記部品の搬送を行うことを特徴とする浮体式風車設備の部品搬送方法。
2. 前記部品移動ステップでは、前記浮体から離れて前記水面上に浮かぶ部品輸送船における前記第２積み降ろし位置と、前記第１積み降ろし位置との間で前記部品を直接受け渡しすることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
3. 水面に浮かぶ浮体上に風車が設置された浮体式風車設備の部品搬送方法であって、
   前記風車が傾斜するように前記浮体の姿勢を制御する姿勢制御ステップと、
   前記風車のタワー上部、ナセル又はハブ側における第１積み降ろし位置と、前記水面側における第２積み降ろし位置との間で前記風車の部品を鉛直方向に沿って移動させる部品移動ステップとを備え、
   前記部品移動ステップでは、前記第１積み降ろし位置と前記第２積み降ろし位置との間の部品移動経路のうち少なくとも一部において、前記姿勢制御ステップによって前記風車を傾斜させた状態で前記部品の搬送を行うようにし、
   前記浮体は、前記風車が設置される第１コラムと、該第１コラムに接続され、前記第１コラムとともに仮想平面視三角形の各頂点を形成する第２コラム及び第３コラムと、前記第１コラムを前記第２コラム及び前記第３コラムのそれぞれに接続する一対の連結部とを含み、
   前記姿勢制御ステップでは、前記一対の連結部がなす角の二等分線に沿って、前記風車を前記第２コラム及び前記第３コラムに向けて傾斜させることを特徴とする浮体式風車設備の部品搬送方法。
4. 前記連結部がロワーハルであり、
   前記第１コラム、前記第２コラム、前記第３コラム又は前記一対のロワーハルの少なくとも一つには、各ロワーハルの延在方向における異なる位置に配置される複数のバラスト室が設けられ、
   前記姿勢制御ステップでは、前記複数のバラスト室におけるバラスト水量をそれぞれ調節して、前記風車を傾斜させることを特徴とする請求項３に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
5. 前記浮体は、各バラスト室への前記バラスト水の供給及び排出を行うためのバラスト水供給部及びバラスト水排出部と、各バラスト室への空気の供給及び排出を行うための空気給排出部と、前記バラスト水供給部及び前記バラスト水排出部にそれぞれ設けられ前記バラスト水の供給量及び排出量を調節するバラスト水量調節部と、前記空気給排出部に設けられ前記空気の供給量及び排出量を調節する空気量調節部とを含み、
   前記姿勢制御ステップでは、前記バラスト水量調節部及び前記空気量調節部を操作して、前記複数のバラスト室におけるバラスト水量をそれぞれ調節することを特徴とする請求項４に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
6. 前記姿勢制御ステップでは、前記バラスト水量調節部及び前記空気量調節部を遠隔操作することを特徴とする請求項５に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
7. 各バラスト室におけるバラスト水の液面または各バラスト室に供給される前記バラスト水の流量を監視する監視ステップをさらに備え、
   前記姿勢制御ステップでは、前記監視ステップによる監視結果に基づき、前記浮体が目標姿勢となる各バラスト室の設定液面が実現されるように、前記複数のバラスト室におけるバラスト水量をそれぞれ調節することを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
8. 前記浮体の実際の姿勢を検出する姿勢検出ステップと、
   前記浮体の前記実際の姿勢と目標姿勢とを比較する姿勢比較ステップと、
   前記姿勢比較ステップにおける比較結果を出力する比較結果出力ステップとをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
9. 前記姿勢検出ステップでは、ジャイロまたは傾斜計の少なくとも一方を用いて前記浮体の実際の姿勢の検出を行うことを特徴とする請求項８に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
10. 前記浮体の実際の姿勢を検出する姿勢検出ステップと、
    前記浮体の前記実際の姿勢と目標姿勢とを比較する姿勢比較ステップと、
    前記姿勢比較ステップにおける比較結果に基づいて、前記姿勢制御ステップにおける各バラスト室の前記設定液面を補正する設定液面補正ステップとをさらに備えることを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
11. 前記監視ステップでは、各バラスト室に設けられた液面計を用いて、前記バラスト水の液面を監視することを特徴とする請求項７乃至１０の何れか一項に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
12. 前記監視ステップでは、各バラスト室に前記バラスト水を供給するためのバラスト水供給部に設けられた流量計を用いて、各バラスト室に供給される前記バラスト水の流量を監視することを特徴とする請求項７乃至１０の何れか一項に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
13. 前記部品搬送ステップの後、前記複数のバラスト室におけるバラスト水量を調節して前記風車を直立させる姿勢戻しステップをさらに備えることを特徴とする請求項４乃至１２の何れか一項に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
14. 前記浮体の目標姿勢が複数設定されており、
    前記姿勢制御ステップでは、前記複数の目標姿勢のうち一の目標姿勢となるように前記バラスト室におけるバラスト水量をそれぞれ調節することを特徴とする請求項４乃至１２の何れか一項に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
15. 前記姿勢制御ステップでは、前記風車のタワーが鉛直方向に対してなす角度が０度より大きく且つ１５度以下であることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の浮体式風車設備の部品搬送方法。
    

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